【正文】 益[5]。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 8 3 捆扎帶材料的選擇 人們很早 就開始用鐵捆扎帶（簡稱鐵腰子）來捆扎，組裝貨物。五十年代以后，各種合成材料捆扎帶相繼出現(xiàn)。 按捆扎帶的材料分為： 金屬捆扎帶 、 聚丙烯塑料捆扎帶 、 聚酯捆扎帶 、 尼龍捆扎帶 、 加強(qiáng)捆扎帶 、 人造絲 捆扎帶。 市場上常用捆扎帶有： 塑料繩 、 發(fā)泡繩索 、 拉伸膜和收縮膜 、 膠帶 。 表 1 捆扎帶材料性能對(duì)比表 Table 1 Banding belt material performance contrast table 捆扎材料 斷裂強(qiáng)度（ 英寸或 13） 張力的工作范圍 接續(xù)張力 伸長回復(fù)率 耐 熱性 耐濕性 處理的難易程度 聚丙烯 聚酯 尼龍 鋼 中等 中等 中等 最高 最小 中等 中等 最大 中等 良好 良好 最高 高 中 最高 可忽略 中等 良好 良好 優(yōu)秀 高 高 低 高 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 中等 目前，國外常用的捆扎材料有鋼、聚丙烯、聚酯 （ PETP） 和尼龍 （ PA） 等四種。國內(nèi)，最常用的還是鋼帶和聚丙烯帶兩種，由于聚丙烯成本低，來源廣泛，捆扎美觀牢固，所以逐漸成為國內(nèi)一種主要的捆扎材料。表 1 列出四種最直接影響捆扎帶包裝性能的捆扎材料的特性。在非金屬捆扎帶中，以塑料捆扎帶的應(yīng)用最多、最廣。在塑料帶 中由于聚丙烯帶具有成本低、機(jī)械通用性好、帶子色彩鮮艷、不吸收水分和消費(fèi)者便于割斷特點(diǎn)，對(duì)于不是特別沉重的貨物，目前國內(nèi)外多數(shù)皆采用聚丙烯帶進(jìn)行捆扎。 因此， 本設(shè)計(jì) 選擇聚丙烯帶作為捆扎機(jī)的捆扎帶，即 PP 帶 。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 9 4 小型 粉絲 打捆機(jī)的機(jī)械原理方案設(shè)計(jì) 機(jī)械總體方案設(shè)計(jì) 為 了便于運(yùn)輸、包裝、銷售， 小型 粉絲 打捆機(jī)的工作 是對(duì) 定量，定長的 粉絲 進(jìn)行捆扎 ，其 主要包括如 1圖所示 部分 。 圖 1 小型 粉絲 打捆機(jī)結(jié)構(gòu) 框 圖 Fig1 Small sweet potato powder binding machine structure diagram 打 捆機(jī)壓帶、熱合、剪切機(jī)構(gòu) 壓帶、熱合。剪切 機(jī)構(gòu) 是 粉絲 打捆機(jī)機(jī)械設(shè)備中比較重要的一個(gè)機(jī)構(gòu)， 它 主要完成 對(duì)送入的 粉絲 絲進(jìn)行壓緊捆扎、熱合捆扎及對(duì)捆扎帶的剪切工作。 送帶、收帶機(jī)構(gòu) 送帶機(jī)構(gòu) 是 把定長的捆扎帶送到預(yù)定的位置，以便于壓帶、熱合、剪切的進(jìn)行。收帶機(jī)構(gòu)是當(dāng)壓帶機(jī)構(gòu) 壓緊捆扎帶后 ， 收帶輪工作，使捆扎帶捆緊 粉絲 絲。 傳送運(yùn)輸帶部分 這部分是 有間歇的進(jìn)行， 把 粉絲 絲傳送到捆扎工作臺(tái)， 然后， 捆扎機(jī)構(gòu)對(duì) 粉絲 絲捆扎 ，從而完成對(duì)粉絲的 捆扎工作。 根據(jù)結(jié)構(gòu)框圖及機(jī)械所要求完成的動(dòng)作，初定 粉絲捆扎機(jī)設(shè)計(jì) 方案結(jié)構(gòu) 如 圖 2 所示： 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 10 圖 2 小型 粉絲 打捆機(jī)傳動(dòng)方案簡圖 Fig2 Small sweet potato powder binding machine transmission scheme diagram 間歇傳送運(yùn)輸機(jī)構(gòu) 方案 粉絲 要進(jìn)行捆扎及切斷，必須要經(jīng)傳送帶送入 粉絲 到打捆工作臺(tái)面。然而，傳送運(yùn)輸是連續(xù)送往而捆扎需要 一定的時(shí)間，這就要求傳送帶能夠進(jìn)行間歇地工作，來達(dá)到捆扎的目的。 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式眾多，根據(jù)其主要工作特性可分成兩大類，即步進(jìn)運(yùn)動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)和具有瞬時(shí)停歇特性或停歇區(qū)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 根據(jù)常用的間歇機(jī)構(gòu)有：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu) 等 ，考慮到槽輪機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用很廣的轉(zhuǎn)位分度機(jī)構(gòu)，在多工位自動(dòng)機(jī)械中經(jīng)常用到，價(jià)格低廉，適合低速場合的特點(diǎn)，故選用槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)輸帶 的步進(jìn)間歇運(yùn)動(dòng)。 送帶、收帶機(jī)構(gòu)方案 分析送帶機(jī)構(gòu)的任務(wù)和目的為 粉絲 絲進(jìn)入捆扎工作臺(tái)面后 ，將捆扎帶送入帶道中，本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 11 將捆扎送到位后，等壓帶凸輪壓帶壓緊后，進(jìn)入收帶動(dòng)作，將 粉絲 絲捆扎緊。然而，要解決其中送帶、收帶出現(xiàn)的堵帶、送帶不到位、帶頭未壓緊而收帶、捆扎帶用完等一系列問題 ，對(duì)于堵帶現(xiàn)象可通過帶道的設(shè)計(jì)來減小這一現(xiàn)象出現(xiàn)的機(jī)率；捆扎帶傳送不到位和捆扎帶收緊問題則通過送帶輪定量的運(yùn)動(dòng)時(shí)間來控制，具體通過凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 送帶、收帶機(jī)構(gòu)如圖 3所示。 圖 3 送帶、收帶機(jī)構(gòu)簡圖 Fig3 Send With Winding mechanism diagram 上圖中捆扎帶經(jīng)過壓緊輪與送帶輪貼合把捆扎送入帶道，到達(dá)指定位置，待 凸輪壓 帶 機(jī)構(gòu) 壓緊捆扎帶后， 1壓緊輪 松開退回， 2壓緊輪壓緊收帶輪進(jìn)行收帶。 壓帶、熱合、剪切機(jī)構(gòu)方案 此壓帶、熱合、剪切主要由凸輪機(jī)構(gòu)來完成，動(dòng)作最多，要求也多，因而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)比較復(fù)雜。主要的動(dòng)作有壓帶頭、 熱合片的伸入加熱和收回?zé)岷掀?、剪?捆 扎帶四個(gè)過程，因四個(gè)執(zhí)行動(dòng)作均在同一直線上，考慮到 空間安排，故四個(gè)凸輪放在同一個(gè)軸上 ，通過改變凸輪的相位角來確定動(dòng)作的先后。在捆扎帶送到位后對(duì)捆扎帶帶頭壓緊，捆扎帶收緊后完成捆扎帶熱合、壓緊、剪斷等一系列的動(dòng)作，對(duì)于凸輪的具體結(jié)構(gòu)給出方案， 由 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的方案可得知，凸輪 軸上都有四個(gè)動(dòng)作，第一步為壓帶凸輪壓緊到位的捆扎帶，以便于收帶輪進(jìn)行收帶動(dòng)作；第二步為當(dāng)捆扎帶收緊后送加熱片凸輪到位，將加熱片伸入兩帶間對(duì)捆扎帶進(jìn)行加熱；第三步為當(dāng)加熱 完畢夠加熱片收回后熱合壓頭壓緊凸輪到位對(duì)捆扎帶進(jìn)行熱合；第四步熱合完畢，剪斷凸輪到們，剪斷捆扎帶， 粉絲 絲捆扎完畢， 壓頭退回 ，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)步驟， 圖 4 是各凸輪布局方案。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 12 圖 4 凸輪布局圖 Fig4 Cam layouts 由于 推桿和凸輪接觸為滾動(dòng)摩擦，不易磨損，傳遞較大的動(dòng)力， 故凸輪機(jī)構(gòu)采用的滾子推桿，其 帶頭壓緊凸輪設(shè)計(jì)如圖 5 所示。 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)使?jié)L子推桿在豎直方向上升和下降推桿和壓塊剛性連接從而使壓塊發(fā)生一 致的動(dòng)作 。 捆扎帶送到位后，帶頭位于壓帶塊的上方，凸輪轉(zhuǎn)到最大離心距時(shí)，即壓塊上升到最高點(diǎn)致使 其 壓緊帶頭 。 壓塊中開有捆扎帶通道，捆扎帶入帶可穿過壓塊，在推桿下方 的 彈簧可使推桿和凸輪隨時(shí)緊密接觸保證定位準(zhǔn)確。 . 圖 5 壓帶凸輪機(jī)構(gòu) 圖 6 剪切凸輪機(jī)構(gòu) Fig5 Pressure zone cam mechanism Fig6 Cut cam mechanism 圖 6 為剪切凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，此機(jī)構(gòu)的任務(wù)是當(dāng)捆扎帶經(jīng)熱合壓緊后對(duì)捆扎帶進(jìn)行剪切，便于將捆扎完畢的粉絲的取出，從而進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。其設(shè)計(jì)的主體部分和壓帶頭的凸輪設(shè)計(jì)相似 。 由于要考慮到捆扎帶通過 且又要對(duì)捆扎帶進(jìn)行 剪斷，故在通道口上加了楔形放置切斷刀片，當(dāng)剪斷凸輪到位，剪斷塊整體下移，由相對(duì)運(yùn)動(dòng)將捆扎帶切斷。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 13 圖 7 熱合片凸輪機(jī)構(gòu) 圖 8 熱合壓緊凸輪機(jī)構(gòu) Fig7 Thermal sealing film cam mechanism Fig8 Thermal sealing pressure cam mechanism 熱合片的運(yùn)動(dòng)方向與凸輪不一致，所以 熱合片凸輪機(jī)構(gòu) 如圖 7 所示，其 主要任務(wù)為 ： 當(dāng)收帶輪完成收緊 任務(wù) 后，通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 帶動(dòng)水平滑塊在另一個(gè)平面上移動(dòng)，從而使熱合片伸入到兩捆扎帶之間進(jìn)行加熱，完成對(duì)捆扎帶的加熱工作，當(dāng)延時(shí) 的 時(shí)間到達(dá)熱 合 程度時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)再次轉(zhuǎn)動(dòng)將熱合片從捆扎帶中退回 ， 便于后面的熱合壓緊動(dòng)作，避免將熱合片也壓在捆扎帶之間。 熱合壓緊機(jī)構(gòu)比較簡單，其凸輪機(jī)構(gòu)如圖 8 所示。 熱合壓緊凸輪 是 熱合片完成對(duì)捆扎帶的熱合達(dá)到粘合的溫度后，熱合片收回 ， 凸輪馬上 到位 ，使 熱合壓頭壓緊捆扎帶，使捆扎帶粘合而緊密的接觸在一起熱合。此凸輪機(jī)構(gòu)處不能設(shè)置捆扎帶的帶道，因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)的 動(dòng)作 在剪斷凸輪機(jī)構(gòu)的后面，如果設(shè)置帶道，當(dāng) 收帶凸輪 完成收帶收 緊工作，熱合片進(jìn)入后熱合片和下面捆扎帶間 會(huì) 有阻隔 ，無法對(duì)下面的捆扎帶加熱， 從 而使熱合無法達(dá)到理想的效果，或無法完成對(duì)捆扎帶的熱合處理。 導(dǎo)向槽的設(shè)計(jì)方案 由于捆扎帶需要圍繞 粉絲 絲一周，到達(dá)指定位置，然后進(jìn)行壓緊、熱合、剪切動(dòng)作，為達(dá)到對(duì)捆扎帶動(dòng)作的準(zhǔn)確性，故需要設(shè)計(jì)專門的導(dǎo)向槽，使得捆扎帶按預(yù)定的軌道運(yùn)動(dòng)，因此設(shè)計(jì)為工字形導(dǎo)向槽機(jī)構(gòu)，當(dāng)處于送帶動(dòng)作時(shí)，捆扎帶會(huì)沿導(dǎo)向槽前進(jìn)，到達(dá)指定位置后，第一壓頭壓帶，收帶輪動(dòng)作，由于收緊力的作用，彈開兩擋板，從而達(dá)到送帶到位，收緊準(zhǔn)確的目的。 圖 9 為 導(dǎo)向槽傳動(dòng)原理 圖。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 14 圖 9 導(dǎo)向槽機(jī)構(gòu) Fig9 Guide channel institutions 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 15 5 電機(jī)的選擇 工業(yè)上一般選用 Y 系列三相交流異步 電動(dòng)機(jī)，而對(duì)小型 粉絲 打捆機(jī)來說，載荷比較穩(wěn)定，故選 Y 型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 查資料得打捆機(jī)所需要的功率 ≤ ， 故取打捆機(jī)功率為 PW=. 傳動(dòng)裝置的總效率為 3765242332281 ????????? ???????? (1) 按機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 表 22 確定各部分的效率為 ： V帶的傳動(dòng)效率為 ?? ； 滾動(dòng)軸承（每一對(duì)）效率為 ?? ； 圓柱齒輪傳動(dòng)效率為 ?? ； 卷筒軸 滑動(dòng)軸承效率為 ?? ； 圓錐齒輪的傳動(dòng)效率為 ?? ； 平摩擦輪傳動(dòng)效率為 ?? ； 滾子鏈傳動(dòng)效率為 ?? ；齒式聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為 ?? 。 則： 32232? ????????? 由式 kWPP wd 3 6 8 5 ??? ? (2) 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)的額定功率 edP 大于 dP 即可 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) [6]表121 選 Y90L4 型電動(dòng)機(jī)，額定功率為 。 一般選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 或 1500r/min 的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。 通常 V 帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍 4~21 ?i 。二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍在40~82 ?i 。鏈傳動(dòng)常用的傳動(dòng)比 63?i 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為： m i n9 6 0 0~3 2 010)4064~822(n 321 riiin wd ??????????? 符合這一同步轉(zhuǎn)速的范圍有 1000r/min,1500r/min,3000r/min,根據(jù)前述若選用3000r/min 同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，則齒輪的傳動(dòng)比較大，機(jī)構(gòu)龐大， 1000r/min、 1500r/min的電動(dòng)機(jī)，從其重量、價(jià)格以及傳動(dòng)比等考慮，選 Y90L4 型電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)、尺寸見表 2 表 2 電動(dòng)機(jī)主要性能 參數(shù)、尺寸 Table2 motor size of main performance parameters 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 電機(jī) 滿載轉(zhuǎn) 軸徑 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 /額 最大轉(zhuǎn)矩 /額本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 16 （ kW） 速（ r/min） 定轉(zhuǎn)矩 定轉(zhuǎn)矩 Y90s4 1400 24 6 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 由前面的計(jì)算得輸送機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速 m in10n rw ? ， 則總傳動(dòng)比為 1 4 0101 4 0 0 ??? wm nni總 (3) 分配各級(jí)傳動(dòng)比 根據(jù)表 18 推薦傳動(dòng)比 范圍，選取圓錐齒輪傳動(dòng)比 1i ?錐 ， V帶的傳動(dòng)的傳動(dòng)比 3i ?v ， 鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 3i ?鏈 ； 則二級(jí)圓柱直齒輪減速器的傳動(dòng)比 為： ? ? 5 5 4 0i ????? 鏈總減 iii v 對(duì)于展開式二級(jí)圓柱直齒輪減速器，在兩級(jí)齒輪 材質(zhì)及齒寬系數(shù)接近的情況下，兩級(jí)齒輪的傳動(dòng)比可按下式分配 減高 ）（ ii ~? (4) 高減低 iii ?